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第十章 汽车电动助力转向系统,第一节 概 述 第二节 电动助力转向系统的结构及工作原理 第三节 电动助力转向的控制方法 第四节 电动助力转向系统实例 第五节 电动助力转向系统性能台架试验 第六节 电动助力转向系统检测试验,第一节 概 述,一、对助力转向系统的要求 1)能有效减小操纵力，特别是停车转向操纵力。 2)转向灵敏性好。 4)要有随动作用。 5)工作可靠。 二、助力转向系统的功用,图10-1 助力转向双动伺服机构,第一节 概 述,三、助力转向系统的类型 1.传统液压式助力转向系统 2. 电子控制式液压助力转向系统,图10-2 电子控制式液压助力转向系统 1锁销 2小齿轮轴 3左腔 4右腔 5活塞 6动力缸 7横拉杆 8齿条 9小齿轮 10转向齿轮箱 11柱塞 12油压反力室 13电磁阀 14油泵 15储油罐 16分流阀 17阻尼孔 18旋转阀 19扭杆 20控制阀轴,第一节 概 述,3. 电动助力转向系统 四、电动助力转向系统的特点 (1)助力性能优 EPS能在各种行驶工况下提供最佳助力，减小由路面不平所引起的对转向系统的扰动，改善汽车的转向特性，减轻汽车低速行驶时的转向操纵力，提高汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的主动安全性；并且可通过设置不同的转向手力特性来满足不同使用对象的需要。 (2)效率高 HPS为机械和液压连接，效率较低，一般为60%70%；而EPS为机械与电动机直接连接，效率高，有的可高达90%以上。 (3)耗能少 汽车在实际行驶过程中，处于转向的时间约占行驶时间的5%。,第一节 概 述,(4)“路感”好 由于EPS内部采用刚性连接，系统的滞后特性可以通过软件加以控制，且可以根据驾驶员的操作习惯进行调整。 (5)回正性好 EPS结构简单，内部阻力小，回正性好，从而可得到最佳的转向回正特性，改善汽车操纵稳定性。 (6)对环境污染少 HPS液压回路中有液压软管和接头，存在油液泄漏问题，而且液压软管不可回收，对环境有一定污染；而EPS对环境几乎没有污染。 (7)可以独立于发动机工作 EPS以电池为能源，以电动机为动力元件，只要电池电量充足，不论发动机处于何种工作状态，都可以产生助力作用。,第一节 概 述,(8)应用范围广 EPS可用于各种汽车，目前主要用于轿车和轻型载货汽车上；而对于环保型纯电动汽车，由于没有发动机，EPS为最佳选择。 (9)装配性好且易于布置 因为EPS系统零部件数目少，主要部件均可以组合在一起，所以整体外形尺寸比HPS小，这为整车布置带来方便，且易于在装配线上安装。,第二节 电动助力转向系统的结构及工作原理,一、电动助力转向系统结构,图10-3 电动助力转向系统 结构示意图 1转向盘 2转向轴 3电动机 4离合器 5齿条 6小齿轮 7横拉杆 8输出轴 9减速机构 10转矩传感器,第二节 电动助力转向系统的结构及工作原理,1. 转矩传感器,图10-4 转矩传感器的基本原理,第二节 电动助力转向系统的结构及工作原理,图10-5 非接触式转矩传感器 1检测环 2输入轴 3检测线圈 4输出轴,第二节 电动助力转向系统的结构及工作原理,图10-6 电动机正反转控制电路,第二节 电动助力转向系统的结构及工作原理,图10-7 电磁离合器工作原理 1滑环 2线圈 3压板 4花键 5从动轴 6主动轮 7滚子轴承 8电动机,第二节 电动助力转向系统的结构及工作原理,2. 车速传感器 3. 电动机 4. 离合器 5. 减速机构 6. 电子控制单元 二、电动助力转向系统工作原理,第三节 电动助力转向的控制方法,一、电动助力转向的控制原理,图10-8 电子控制电动助力转向的控制系统,第三节 电动助力转向的控制方法,二、电动助力转向的控制策略 1. 助力控制 2. 回正控制 3. 阻尼控制,三、电动助力转向的控制逻辑,第三节 电动助力转向的控制方法,图10-9 助力电动机控制逻辑,四、电动助力转向的控制流程,第三节 电动助力转向的控制方法,图10-10 控制软件流程图,第四节 电动助力转向系统实例,一、富士重工电动助力转向系统 1. 系统的结构特点,图10-11 控制系统的电路框图,第四节 电动助力转向系统实例,2. 系统控制过程,图10-12 助力转矩特性曲线,3. 控制系统的功能,第四节 电动助力转向系统实例,(1)控制助力转矩的功能 车速感应控制型助力转向系统是由车速控制助力转矩的系统，在每一种车速下都可以获得最优化的转向助力转矩。,图10-13 控制功能框图,第四节 电动助力转向系统实例,(2)自诊断和安全功能 系统具有自诊断和显示功能。 4. 全电子控制电动助力转向系统的特点 1)可以十分灵活地修改转矩、转向角和车速信号的软件控制逻辑，并能自由地设置转向助力特性。 2)根据转向角进行回正控制和根据转向角速度进行阻尼控制，可提供最优化的转向回正特性。 3)由于仅当需要时电动机才运行，所以动力损耗和燃料消耗均可降到最低。 4)利用电动机惯性的质量阻尼效应，可以使转向轴的颤动降到最小。 二、三菱“米尼卡”车电子控制电动助力转向系统,第四节 电动助力转向系统实例,图10-14 三菱“米尼卡”车ECPS的结构原理 1车速传感器 2速度表引出电缆的部位 3传动轴 4副驾驶员脚下部位 5车速信号(主) 6车速信号(副) 7ECPS电子控制器 8点火电源信号 9蓄电池信号 10发电机信号 11指示灯电流信号 12提高怠速电流信号 13电动机电流信号 14离合器电流信号 15转矩信号(主) 16转矩信号(副) 17电动机 18扭杆 19齿条 20小齿轮 21传动齿轮 22电动机齿轮 23离合器 24转矩传感器 25转向器齿轮总成 26电动机与离合器 27发动机电子控制器 28怠速提高电磁阀 29指示灯 30交流发电机(L端子) 31熔丝 32点火开关,第四节 电动助力转向系统实例,图10-15 电子控制器电路示意图 1点火开关(IGI) 2交流发电机(L端子) 3易熔线 4电动机与离合器 4.1电动机 4.2离合器 5转矩传感器 5.1副传感器 5.2主传感器 6自我修正控制 7发电检测 8电源电路 9电流极性控制 10驱动电路 11中间、转向、操纵力的检测，主、副转矩传感器之差 128bit单片机 13传感器、执行部件故障检测 14电动机工作检测 15车速、加减速基准车速的对比，主副车速传感器之差 16自诊断测用端子 17二极管 18车速传感器,第四节 电动助力转向系统实例,图10-16 ECPS的控制框图,第五节 电动助力转向系统性能台架试验,1. 电动助力转向系统性能试验台,图10-17 电动助力转向系统性能试验台 1蓄电池 2转向盘 3模拟车速信号 4模拟发动机转速信号 5计算机数据采集系统 6压力传感器 7EPS控制器 8电动机 9转矩传感器 10转向器 11弹簧加载箱,第五节 电动助力转向系统性能台架试验,图10-18 控制器信号接口图 1点火信号接口 2车速接口 3转矩传感器电源正接口 4未用接口 5故障指示灯接口 6离合器正接口 7发动机转速接口 8转矩主信号接口 9转矩传感器电源负接口 10转矩故障判断接口 11离合器负接口 12故障码接口 13电视正接口 14电视负接口 15蓄电池正接口 16蓄电池负接口,第五节 电动助力转向系统性能台架试验,2. 电动机电流传感器的标定,图10-19 反馈精密电阻标定曲线,第五节 电动助力转向系统性能台架试验,3. 转矩传感器输出特性 4. 电动助力转向系统助力特性,图10-20 转矩传感器输出特性,第五节 电动助力转向系统性能台架试验,图10-22 不同车速下的转向助力特性曲线,1)所有的助力曲线基本上均从死区端点开始随转向盘转矩的增大,第五节 电动助力转向系统性能台架试验,近似线性增加，直至达到试验载荷下的最大值点或饱和点。 2)该系统各特性曲线最大值点的助力电流随车速的增大而减小。,图10-23 零车速时的转向助力特性曲线,第五节 电动助力转向系统性能台架试验,图10-24 转向助力曲线斜率与车速的关系,1)相同车速下，,第五节 电动助力转向系统性能台架试验,电动助力转向系统助力值从死区至饱和点随转向盘转矩的增加基本呈线性增大。 2)相同负载下，电动助力转向系统的助力曲线斜率随车速的增大而减小。 3)电动助力转向系统转矩传感器以2.5V作为输出零点，左、右呈线性变化，转向盘转到左、右极限位置时，输出电压分别为1.1V和3.9V。 4)为提高转向盘中间位置时的路感，电动助力转向系统设定转向盘转矩死区范围为，即在此转矩范围内，电动机不提供助力。,第六节 电动助力转向系统检测试验,一、试验目的与要求 1)进一步了解汽车电子控制动力转向系统的结构、原理。 2)掌握电子控制动力转向系统部件、总成的检测方法。 3)掌握汽车电子控制动力转向系统的常见故障类型及检测诊断方法。 4)掌握电子控制动力转向系统故障码的读取方法。 二、试验用品 1)三菱“米尼卡”试验用车。 2)数字万用表、举升机。 3)相关维修手册、常用工具。 三、试验技术标准及规范 1) GB/T 157461995汽车修理质量检查评定标准。,第六节 电动助力转向系统检测试验,2) GB 72582004机动车运行安全技术条件。 3) GB/T 37982005汽车大修竣工出厂技术条件。 4)三菱汽车维修手册。 四、试验内容与方法 1.电动助力转向系统的检测 (1) 转矩传感器的检测 1) 从转向机总成上拔开转矩传感器插接器，其端子排列如图10-25b所示，测量转矩传感器3号与5号端子之间、8号与10号端子之间的电阻，标准值应为(2.180.66)k。,第六节 电动助力转向系统检测试验,图10-25 EPS各部件插接器端子排列 a)电动机插接器 b) 转矩传感器和电磁离合器插接器 c) 车速传感器插接器,2) 用万用表直流电压挡测量上述各端子之间的电压，用以判定转矩传感器是否良好。,第六节 电动助力转向系统检测试验,表10-1 转矩传感器端子电压测量标准,第六节 电动助力转向系统检测试验,(2) 电磁离合器的检测 断开电磁离合器插接器，其端子排列如图10-25b所示。 (3) 直流电动机的检测 电动机插接器的端子排列如图10-25a所示。 (4) 车速传感器的检测 1) 从变速器上拆下车速传感器，用手转动车速传感器的转子，检查其能否顺利运转，若有卡滞应予更换。 2) 拔开车速传感器插接器，其端子排列如图10-25c所示。 2.电动助力转向系统故障码的读取 (1) 自诊断操作 自诊断操作如图10-26所示。,第六节 电动助力转向系统检测试验,图10-26 自诊断操作 a)自诊断插接器 b) 故障码输出波形 1多点燃油喷射 2电动助力转向 A连接片,第六节 电动助力转向系统检测试验,表10-2 三菱微型汽车ES系统故障码及含义表,第六节 电动助力转向系统检测试验,表10-2 三菱微型汽车ES系统故障码及含义表,第六节 电动助力转向系统检测试验,(2) 故障检测实例 某三菱微型汽车转向装置时常失效而停驶。 1) 进行自诊断操作。 2) 再现试验。 3) 故障码41的检查。 拆下电动机导线插接器，用万用表电阻挡检查电动机的两接线端子之间、端子与接地(外壳)之间的导通状态。电动机两接线端子之间应为导通状态，若不通，则表明内部断路；电动机接线端子与接地(外壳)之间应不通，若导通，则表明两接线端子与外壳之间有短路故障。 若电动机及其接线端子均正常，应检查转向机总成到ECU之间的导线是否良好(用手晃动导线插接器固定是否松动)，若导线正常，则表明ECU不良。,第六节 电动助力转向系统检测试验, 检查导线无异常时，再进行行驶试验，若故障码不再出现，转动转向盘，检查电动机的工作状态。 4) 故障码42的检查。 5) 故障码43的检查。 6) 故障码44的检查。 五、试验注意事项 1) 试验时严格按照操作规程进行，注意用电安全。 2) 在使用万用表时，注意挡位的选择。 3) 在测量电压时，点火开关应处于“ON”位置，蓄电池电压应不小于11V。 4) 测量电阻时要在垂直和水平方向轻轻摇动导线，以提高准确性。,第六节